Электрические двигатели (стр. 4 )

Для того чтобы двигатель вращался в другую сторону необходимо нажать кнопку ПН («Пуск назад»). Электрический ток потечет по цепи: : «+» источника питания, замкнутая кнопка СТ («Стоп»), замкнутые контакты кнопки ПН («Пуск назад»), замкнутые контакты К1, магнитный пускатель К2, «--» источника питания. Магнитный пускатель К2 сработает и замкнет свои контакты. Когда сигнально-блокировочный контакт К21, подключенный параллельно кнопки ПН, замкнется кнопку ПН можно отпустить. Через замкнутые контакты К2, в цепи ротора, напряжение сети будет приложено к якорю, по цепи: «+» источника питания, замкнутый контакт К2, катушка якоря, сопротивление Rя, замкнутый контакт К1, «--» источника питания. Двигатель начнет вращаться в противоположном направлении.

Для остановки двигателя необходимо нажать кнопку СТ («Стоп») цепь питания магнитных пускателей будет порвана. Обесточенные пускатели разомкнут свои контакты в цепи якоря и двигатель остановится.

·  Защита электрических двигателей

Нормальная эксплуатация электрических двигателей возможна при правильной организации их защиты от выхода из строя в различных аварийных режимах.

Применяют следующие виды электрической защиты электродвигателей: максимально-токовую от коротких замыканий или недопустимых бросков тока; защиту от перегрева, обрыва обмотки возбуждения перенапряжения, превышения напряжения, самозапуска и др.

Максимально-токовая защита двигателя обеспечивает немедленное отключение его силовой цепи при возникновении недопустимо больших токов. В силовых цепях эта защита осуществляется: плавкими предохранителями, автоматическими выключателями и максимально-токовыми реле (Рис.28, а, б, в)

Рис.28

Рис.28 Типовые узлы защиты электродвигателей при коротких замыканиях:

а. С плавкими предохранителями

б. С автоматами

в. С максимально-токовыми реле

Ток плавкой вставки в предохранителях и ток установки автомата или максимально-токового реле выбирают для асинхронных короткозамкнутых двигателей из следующих условий: нормальный пуск (tп>5 c) Iвст. ном.³0,4Iп; тяжелый пуск (tп>10 c) Iвст. ном.³(0,5¸0,6)Iп ; независимо от условий пуска Iвст. ном.³(1,3¸1,5)Iп.

Защита двигателя от перегрева обеспечивает отключение электрической машины в случае перегрузки механизма. При продолжительном режиме работы асинхронного двигателя используют два тепловых реле FР1 и FР2 (Рис.29) или автоматы с тепловым расцепителем, при повторно-кратковременном режиме – два максимально-токовых реле FA1 и FA2 (Рис.30). Реле FA3 служит для защиты двигателя от коротких замыканий. Для асинхронных двигателей используют два тепловых или максимально-токовых реле в двух фазах, а для машин постоянного тока ставят одно реле.

Номинальный ток нагревательного элемента теплового реле и теплового расцепителя автомата выбирают из условия Iн. э.= Iт. р.» Iном.

 

Рис.29

В схему (Рис.30) вводится реле времени КТ, которое шунтирует контакты реле FA1 и FA2 во время пуска двигателя (пусковой ток значительно больше, чем ток нагрева). Ток уставки максимально токовых реле выбирают следующим образом: I3ф<Iуст<I2ф (I3ф, I2ф –токи при работе двигателя на двух и трех фазах).

Рис.30

Защита двигателя от обрыва обмотки возбуждения обеспечивает отключение обмотки якоря. Она осуществляется с помощью минимального токового реле KF, которое включается в цепь обмотки возбуждения синхронного двигателя и машины постоянного тока (Рис.31)

Рис.31

При протекании нормального тока возбуждения реле KF втянуто и его контакт в цепи катушки KM замкнут.

При исчезновении или чрезмерном снижении тока возбуждения катушка реле KF не может удержать свой контакт в замкнутом состоянии, что приводит к отключению ее и двигателя. Обрыв обмотки возбуждения в машинах постоянного тока может привести к недопустимому возрастанию угловой скорости и механическому разрушению якоря.

Защита двигателя от перенапряжения в обмотке возбуждения необходима при отключении ее от сети. Из-за большой индуктивности обмотки возбуждения LM может возникнуть ЭДС самоиндукции, превышающая номинальную, и привести к пробою изоляции обмотки. Для защиты эту обмотку обычно шунтируют разрядным резистором Rp (Рис.31), сопротивление которого (3¸6)RLM. Для снижения потерь электрической энергии в цепь разрядного резистора включен диод V.

Защита от превышения напряжения обеспечивает отключение двигателя от сети при увеличении напряжения более 10—15% номинального. При этом с помощью реле максимального напряжения KV (Рис.32) отключается обмотка якоря двигателя.

Рис.32

Защита от самозапуска (нулевая защита) обеспечивает отключение двигателя при исчезновении или чрезмерном снижении напряжения сети. При кнопочном управлении (Рис.30) защиту осуществляет контактор КМ, который, отпадая, размыкает свой блокировочный контакт, шунтирующий кнопку SB2, и поэтому самовключения не произойдет. При управлении с помощью командоконтроллера используют реле минимального напряжения.

Обслуживание и ремонт электрических двигателей

·  Общие сведения

Для поддержания длительной работоспособности электрических двигателей большое значение имеет их техническое обслуживание в межремонтные периоды. К техническому обслуживанию допускается дежурный персонал цеха, участка, в обязанности которого входит следить за температурным режимом двигателя, состоянием его щеточного контакта, коллектора и контактных колец, вибрацией, состоянием подшипников и их смазки. Приостановке оборудования для профилактических работ дежурный персонал продувает машины сжатым воздухом, осматривает состояние муфт, проверяет крепление болтов, наличие смазки в подшипниках, зачищает коллектор и контактные кольца, проверяет работу щеткодержателей, состояние изоляции и осматривает заземляющие устройства, устанавливает щетки в нейтральное положение и прочищает вентиляционные каналы.

·  Контроль температурного режима двигателей

Электрические двигатели в зависимости от класса изоляционного материала имеют различные предельно допустимые превышения температуры (от 60º до 90º), при температуре окружающей среды 40ºС. Перегрев электрического двигателя опасен в первую очередь для обмоток, что приводит к сокращению их срока службы, а иногда и к аварии машины.

Нагрев электрической машины зависит от нагрузки и режима работы. Основной причиной перегрева является перегрузка электрического двигателя по току, которая при длительном режиме определяется контрольным замером тока в цепи статора для эл./двигателей переменного тока и в цепи якоря в эл./двигателях постоянного тока. Двигатели которые работают в повторно-кратковременном режиме, имеют постоянно изменяющийся ток, поэтому оценить их загрузку по щитовым приборам невозможно. В этом случае проводят осцилографирование тока на специальных приборах, определяя эквивалентное значение тока за цикл работы механизма. Перегрев двигателя при его нормальной загрузке возможен из-за ухудшения охлаждения или при увеличении температуры окружающей среды выше 40ºС.

Нагрев двигателя определяют термометром или специальными встроенными приборами, устанавливаемых на двигателях мощностью более 100кВт. При отсутствии таких приборов нагрев двигателей проверяют на ощупь рукой. Если очень горячо, измеряют переносным термометром, лучше спиртовым, не имеющим погрешностей в магнитном поле. Активную часть термометра плотно обертывают алюминиевой фольгой и прижимают к месту измерения на поверхности двигателя, а сверху место изоляции накрывают теплоизоляционной ватой.

·  Неисправности, выявление дефектов, ремонт и обслуживание электродвигателей.

Ниже приведены (Таблицы2-5) основные неисправности электродвигателей переменного (асинхронных) и постоянного тока, возможные причины и способы их выявления. Также приведены (Таблицы6-7) требования к разборке электродвигателей и сведения по их надзору и уходу.

Таблица2:Неисправности трехфазных асинхронных двигателей и способы их выявления

Характер неисправности	Возможная причина	Способ выявления
Двигатель не запускается без нагрузки	-Обрыв (в одном из проводов) питающей линии -Обрыв в одной из обмоток фаз статора двигателя (при включении «звездой»)	Проверить напряжение линии (линейные напряжения Uлин.) Проверить предохранители или ток в питающих проводах или сопротивление обмоток фаз
Двигатель не развивает номинальную частоту вращения и гудит	-Одностороннее притяжение ротора вследствие износа подшипников, перекоса подшипниковых щитов или изгиба вала	Проверить зазор между статором и ротором
Двигатель останавливается при увеличении нагрузки. Пусковой или максимальный момент недостаточен.	-Понижение напряжения сети -Включение фаз обмотки звездой вместо треугольника -Обрыв в одной из фаз статора двигателя (при включении фаз треугольником) -Межвитковое замыкание в обмотке статора -Обрыв или распайка в обмотке ротора -Неисправный пусковой реостат -Перегрузка	Проверить Uлин. Проверить схему соединения обмоток Проверить сопротивление обмоток фаз То же Проверить ток к. з. (фазный ротор) Проверить исправность реостата Проверить нагрузку
Двигатель дает пониженное число оборотов в минуту	-Пониженное Uсети. -Повышенное сопротивление обмотки ротора в результате: - распайки, плохой заливки, трещин в стержнях и кольцах к. з. ротора -Неисправности колец, щеток (фазный ротор)	Проверить Uсети. Проверить ток короткого замыкания Осмотреть кольца, щетки
Двигатель не развертывается (застревает при малых оборотах ротора), гудит	-Обрыв в обмотке ротора или цепи кольца, неисправность короткозамыкающего механизма (фазного ротора) неисправность пускового реостата -Обрывы в нескольких стержнях или замыкающих кольцах короткозамкнутого ротора -Перевернута фаза обмотки статора	Проверить сопротивление фаз обмотки ротора и пускового реостата Проверить ток короткого замыкания Проверить ток в питающих проводах; маркировку концов обмотки
Двигатель приходит во вращения при разомкнутом фазном роторе	-Межвитковое замыкание в роторе -Перекрытии между стержнями ротора при пуске	Проверить магнитным ярмом Осмотреть лобовые части и головки стержней
Повышенный нагрев статора	Повышенный ток в обмотках статора в результате: -обрыва в одном из трех проводов питающей линии в цепи статора -повышенного или пониженного напряжения в сети -перегрузки -межвиткового замыкания в обмотке статора, замыкания между обмотками фаз	Проверить предохранители, а также U между фазами, замерить ток в цепи Проверить напряжение (U) между фазами питающей линии То же Проверить: ток в питающих проводах, изоляцию обмоток, сопротивление обмоток
Перегрев ротора	-ухудшение вентиляции Повышенный ток в роторе в результате: -пониженного Ucети -перегрузки -распайки соединений	Прочистить вентиляционные каналы Проверить Uлин., Проверить нагрузку Проверить места пайки
Значение тока, потребляемого двигателем, периодически колеблется	Обрыв в роторе	Проверить ток короткого замыкания
При включении срабатывает защита (большой ток)	-перевернута фаза обмотки статора -соединение фаз обмотки статора в треугольник вместо звезды -замыкание обмоток на корпус или между собой	Проверить маркировку концов обмотки Проверить схему соединения обмоток Проверить изоляцию обмоток на корпус и между собой
Перегрев подшипников	Отсутствие смазки. Загрязненная смазка. Неподходящий сорт смазки. Износ подшипника.	Промыть заменить смазку. То же. Заменить.
Механические колебания двигателя	Небаланс ротора, большая осевая игра ротора Износ скользящих подшипников	Проверить балансировку Проверить зазор в подшипниках и их установку.

__________________________________________________________

1 Когда обрыв происходит на ходу, двигатель продолжает вращаться и если его своевременно не остановить, то он сгорит.

2 Обрыв питающего провода и несоответствующая защита являются частой причиной повреждения статорной обмотки трехфазных асинхронных двигателей. 3 Включение обмотки «звездой» вместо «треугольника» приводит к понижению напряжения на каждой из обмоток в 1,73 раза и, следовательно, к уменьшению пускового и максимального моментов в три раза.

Таблица3: Неисправности электрических двигателей постоянного тока.

Неисправность	Возможная причина	Способ устранения
Искрят все щетки или их часть	Щетки установлены неправильно	Проверить положение щеток по заводским меткам, имеющимся на траверсе.
Искрение сопровождается повышенным нагревом коллектора и щеток.	-Щетки в плохом состоянии (имеют неровную обгоревшую рабочую поверхность с царапинами; плохо пришлифованы; их края обломаны или обгорели) и неправильно установлены в щеткодержателях. Размеры обойм щеткодержателей не соответствуют размерам щеток*, плохой контакт между щетками и их арматурой. -Щетки слабо прилегают к коллектору. -Поставлены угольные щетки неподходящей марки (слишком мягкие или твердые).	Следует правильно установить щеткодержатели и щетки. Угольные щетки тщательно пришлифовать к коллектору стеклянной шкуркой, наждачной бумагой не рекомендуется. Сильнее прижать щетки, в случае надобности укоротить нажимную пружину, лучше заменить её новой**. Заменить щетки.
Равномерно перегрета вся машина. Других признаков ненормальной работы нет.	Машина перегружена. Вентиляционные пути машины засорились; активная сталь и обмотки покрылись теплоизолирующим слоем мелких волокон и пыли. Засорились воздушные фильтры.	Снизить нагрузку. При отсутствии искрения щеток усилить вентиляцию машины. Тщательно очистить машину и продуть сжатым, чистым и сухим воздухом. Очистить фильтры.
Двигатель не запускается. В якоре нет тока при включенном реостате.	Перегорели предохранители. Обрыв в пусковом реостате или в проводах. Обрыв в обмотках якоря.	Заменить на другие. Найти при помощи приборов обрыв и устранить его. Найти место обрыва (обрыв чаще всего происходит в соединениях между коллектором и обмоткой).

* Расстояние от обоймы щеткодержателя до поверхности коллектора, должно составлять от 2,5 —3мм. у мощных машин, до 1мм. у маломощных машин.

** Нажатие на щетку должно соответствовать определенному удельному давлению, зависящему от марки щеток и окружной скорости коллектора или контактных колец.

Таблица4: Неисправности щеткодержателей и способы их устранения

Неисправность	Возможная причина	Способ устранения
Быстрый износ внутренней поверхности обоймы и боковой поверхности щеток	Коллекторный бой, заусенцы в обоймах	Обточка коллектора, исправление обоймы
Разъедание внутренней поверхности обоймы Ослабление пружины	Неправильное прохождение тока с обоймы на щетку, неисправная арматура щетки Отжиг пружин из-за неправильного токопрохождения	Замена шунтов. Подтяжка контактов в цепи тока. Замена щеток с неисправной арматурой Замена шунтов и щеточной арматуры. Подтяжка контактов в цепи тока. Проверка изолирующей головки пружины.
Зажим щетки в обойме	Механическое повреждение обоймы. Заусенцы от обработки или наплывы от кругового огня Выгиб обоймы от нагрева током вследствие прохождения тока через обойму.	Выправления Опиловка Выправление. Обеспечение нормального токопрохождения

Таблица5: Неисправности коллекторов и способы их устранения.

Неисправность	Возможная причина	Способ устранения	Дополнения и пояснения
Обгар поверхности	Искрение. Круговой огонь	Обточка, шлифовка. Поверхность шлифуют стеклянной шкуркой. Обточку производят с частотой не менее 200об/мин. резцом с напайкой из твердого сплава, с тем чтобы коллектор не «затянуло» медью (заусенцы).	При обточке коллектора без разборки машины в собственных подшипниках не следует допускать дрожание резца и необходимо обеспечить тщательное удаление стружки из машины.
Биение	Плохая сборка	Нагрев. Подтягивание. Обточка. Для уменьшения биения подтягивают гайку или коллекторные болты, затем нагревают коллектор до температуры 100—110ºС, снова подтягивают и обтачивают	Состояние поверхности коллектора проверяют индикатором. Допустимым является эксцентриситет порядка 0,03мм.
Выступание изоляции между пластинами	Износ пластин. Ослаб коллектор.	Продораживание. Подтягивание. Обточка. Продораживание производят куском ножовочного полотна, обточенного до толщины, равной толщине миканитовой изоляции. Весь миканит вырезают на глубину 1—1,5мм.	После продораживания коллектор тщательно отшлифовывают и продувают. Продораживание также выполняют специальной дисковой фрезой
Выступание пластин на краю коллектора	Предельная обточка, слишком тонкие пластины.	Замена комплекта пластин и межламельной изоляции. При разборке коллектора на него одевают прессовочное кольцо или накладывают временный бандаж из стальной бандажной проволоки. Под бандаж ставят полосу электрокартона. Затем вывертывают болты, (гайки), снимают нажимную шайбу и конус	Чрезмерно обточенный коллектор требует капитального ремонта — замены комплекта пластин.
Отломана часть петушка	Повреждения при транспортировке, монтаже и эксплуатации	Если место поломки петушка удалено более чем на 10мм от места его заделки в коллекторную пластину, следует спаять сломанные части петушка Если поломка произошла в близи места заделки его в коллекторную пластину, нало поврежденный петушок заменить новым.	В установленный петушок вставляют штифт и припаивают к пластине и обмотке. На обмотку накладывают проволочный бандаж и производят балансировку ротора
Замыкание между пластинами Замыкание внутри коллектора	Заусенцы на поверхности. Прогар миканитовой изоляции из-за попадания масла или медно-угольной пыли Разборка	Осмотр. Расчистка. Глубокая прочистка между пластинами. Промывка спиртом. Замазка пастой (глифталевый лак с цементом). То же
Замыкание на корпус	Пробой, прогар изоляционных конусов	Разборка, ремонт или смена конусов. Если прогоревшая зона невелика, расчищают поврежденное место, подрезают его края на конус и лаком наклеивают на него кусочки слюды Если неисправность значительна, поврежденную часть конуса удаляют. На нее укладывают сегменты, вырезанные из миканита.	Иногда удается исправить коллектор переточкой всего ласточкина хвоста одной стороны коллектора вглубь без замены пластин Если замена конуса необходима, применяют составной конус.

Таблица6: Надзор и уход за электрическими двигателями